閃電定位儀主要通過探測閃電產生的電磁信號來確定其位置，核心原理分為三大類，目前主流是將不同方法結合以提升精度。
1. 時差法（Time Difference of Arrival, TDOA）
這是應用最廣泛的原理之一，需要至少 3 個接收站組成探測網。
閃電發生時會輻射出電磁信號，該信號以光速傳播。
不同位置的接收站會先后接收到這個信號，產生時間差。
系統通過計算信號到達各站的時間差，結合各站的坐標，用幾何方法交匯出閃電的具體位置。
2. 磁定向法（Magnetic Direction Finding, MDF）
該方法僅需 1 個接收站即可工作，主要確定閃電的方位角。
閃電產生的磁場會在地面形成水平分量，接收站的磁環天線能捕捉這一磁場變化。
通過測量磁場兩個水平分量的比值，計算出閃電相對于接收站的方位角（即 “方向”）。
缺點是無法確定閃電的距離，通常需要與其他方法結合使用。
3. 時差測向混合法
為平衡定位精度和探測網成本，多數系統會采用這種混合方案。
當探測網中接收站數量較少時，先通過磁定向法確定閃電的大致方位。
再結合部分站點間的信號時間差，進一步縮小范圍，最終確定位置。
這種方法既能避免單站測向的距離盲區，又能降低多站時差法的建設成本。